مزايا استخدام الطاقة النووية ومساوئها

المفهُوم العام للطاقة النووية

الطاقة النووية هِيْ الطاقة المتولدة من نواة الذرة، والتي تتكون من البروتونات والنيوترونات. عَنّْدما يتم قصف نواة الذرة بخماسي، يحدث عدم الاستقرار داخل النواة، مما يؤدي إلَّى انشطار النواة إلَّى قسمين أصغر. نوى وتولد طاقة كبيرة جدا.

وهذا يسمى طاقة الانشطار النووي، وهناك نوع آخر من الطاقة النووية، وهِيْ الطاقة التي تنتج عَنّْ اندماج نوى الهِيْدروجين لإعطاء نواة وتوليد طاقة هائلة، وتسمى الطاقة النووية الاندماجية.

استخدامات الطاقة النووية

تم اكتشاف الطاقة النووية منذ أكثر من مائة عام، حيث تم استخدامها فِيْ العديد من المجالات، منها

علوم الفضاء لعبت الطاقة النووية دورًا مهمًا فِيْ اكتشاف الفضاء.
- تم تجهِيْز المركبة الفضائية بمحركات نووية تعمل بطاقة النظائر المشعة.
- حيث تتميز هذه المحركات بكونها تعمل لفترات طويلة دون الحاجة إلَّى تغذيتها.
- بالإضافة إلَّى عدم الحاجة إلَّى صيانة أو إصلاح.
توليد الطاقة الكهربائية يعد توليد الطاقة الكهربائية من أهم استخدامات الطاقة النووية.
- يولد كَمْيات كبيرة من الكهرباء النظيفة التي لا تلوث البيئة.
على سبيل المثال، يتم إنتاج 20٪ من الطاقة الكهربائية فِيْ الولايات المتحدة الأمريكية بواسطة الطاقة النووية.
التشخيص الطبي ساعدت الطاقة النووية على فتح آفاق جديدة فِيْ التشخيص الطبي الحديث.
حيث تم رصد الأورام السرطانية بواسطة النظائر المشعة.
- ساعدت الطاقة المتولدة من النظائر المشعة فِيْ إزالة العديد من الأورام والحد من انتشارها.
تطور علم الطب الشرعي حيث تم استخدام النظائر المشعة لتتبع الآثار والأدلة الجنائية فِيْ حالة الجرائم.
- خاصة البصمات على النوافذ والأرضيات والأبواب.
هذه الطريقة مفِيْدة أيضًا فِيْ تتبع تأثير البارود وأنواع مختلفة من السموم.
البحوث الزراعية تم استخدام تطبيقات النظائر المشعة فِيْ عمليات مكافحة الآفات الزراعية.
الطاقة المنبعثة من النظائر المشعة تجعل ذكور الحشرات والبكتيريا المهاجمة للنبات عقيمة.
- وبذلك يمنع تكاثره ويقضي عليه مما يساهم فِيْ الحصول على مواسم عالية الجودة دون الحاجة لاستخدام المبيدات.

الآلية التي تعمل بها الطاقة النووية.

قبل الحديث عَنّْ مزايا وعيوب استخدام الطاقة النووية نلخص آلية تكوين الطاقة النووية بالنقاط التالية

تتكون نواة أي ذرة من العَنّْاصر من البروتونات والنيوترونات.
- نظرًا لأن بقاء النواة فِيْ حالة مستقرة يتطلب طاقة هائلة، وبالتالي عَنّْدما نفصل البروتونات عَنّْ النيوترونات، فسوف يتسبب ذلك فِيْ إطلاق طاقة كبيرة جدًا يمكننا استغلالها فِيْ العديد من المجالات.
تعتبر ذرات اليورانيوم ثقيلة لأنها تحتوي على 92 بروتونًا.
- الطاقة التي تربط البروتونات والنيوترونات صغيرة نسبيًا.
- لذلك نقصف نواة ذرة اليورانيوم بخماسي.
- مما يسبب تفاعلات الانشطار المتسلسل، وينبعث منها الكثير من الطاقة.
يتم التحكَمْ فِيْ هذه الطاقة واستخدامها لتسخين الماء وتحويله إلَّى بخار عالي الضغط.
- حيث يقوم هذا البخار بتدوير توربينات محطات توليد الكهرباء وبالتالي توليد الكهرباء.

مما تتكون المفاعلات النووية

تتكون المفاعلات النووية التي تعمل على أساس التفاعلات الانشطارية لذرات اليورانيوم بعد قصفها بالنيوترونات من الأجزاء التالية

وقود المفاعلات النووية اليورانيوم هُو الوقود الأساسي للمفاعل النووي.
- حيث يوضع أكسيد اليورانيوم فِيْ أنابيب متوازية فِيْ قلب المفاعل النووي.
- ثم يتلقى المفاعل الطاقة اللازمة لبدء عملية الانشطار النووي.
مادة معدلة – حيث يتم وضع المواد فِيْ قلب مفاعل نووي لإبطاء النيوترونات الناتجة عَنّْ عملية انشطار اليورانيوم.
- ثم إعادة استخدام هذه النيوترونات فِيْ عمليات انشطار أخرى، وبين هذه المواد المعدلة الماء الثقيل والجرافِيْت.
أنابيب التحكَمْ فِيْ المفاعلات وهِيْ قضبان خاصة قادرة على التحكَمْ فِيْ كَمْية النيوترونات الناتجة عَنّْ تفاعلات الانشطار النووي.
- يتم إدخالها وسحبها من قلب المفاعل حسب التسلسل المطلوب للتفاعلات النووية.
سوائل التبريد هِيْ سوائل يتم ضخها إلَّى مركز المفاعل بشكل أساسي لتبريده.
وكذلك نقل الحرارة الناتجة عَنّْ التفاعلات النووية لتتمكن من الاستفادة منها.
الماء هُو أحد المبردات الأساسية المستخدمة فِيْ تبريد المفاعلات النووية.
خزان الضغط هُو خزان كبير أو حاوية مصنوعة من الفولاذ المقوى.
فهُو يجمع بين قلب المفاعل النووي والمبرد والمقوم.
- من خلاله، يتم التحكَمْ فِيْ المبرد، ويتم تحديد حركة السائل بداخله، ويتم التحكَمْ فِيْ درجة الحرارة.
غلاية البخار غلاية البخار جزء من نظام تبريد المفاعل.
- حيث يستقبل الماء المغلي من المبرد ويرفع ضغط البخار بداخله لتشغيل التوربينات البخارية.
هِيْكل خارجي يحيط بجميع أجزاء المفاعل النووي لحمايته أولاً، وكذلك حماية البيئة من أي تسربات إشعاعية.

مزايا وعيوب استخدام الطاقة النووية.

للطاقة النووية مزايا عديدة بالإضافة إلَّى بعض الجوانب السلبية، ومن أهم مزايا الطاقة النووية ما يلي

من أهم مصادر الطاقة النظيفة الطاقة النووية هِيْ طاقة نظيفة تمامًا، لأنها لا تلوث الهُواء أو البيئة.
لذلك، يتم الاعتماد عليها فِيْ معظم الدول المتقدمة، على سبيل المثال، تنتج الولايات المتحدة مبلغ 800 مليار كيلوواط / ساعة سنويًا.
- وهذا يعادل التلوث الناتج عَنّْ 100 مليون سيارة.
أحد مصادر الطاقة الأكثر موثوقية الطاقة النووية هِيْ مصدر طاقة آمن وموثوق.
تعمل المفاعلات النووية على مدار الساعة دون توقف لأنها لا تحتاج إلَّى التغذية بالطاقة مرة واحدة فقط فِيْ السنة.
توفِيْر عدد كبير من فرص العمل تعد التكنولوجيا النووية من القطاعات التي توفر عددًا كبيرًا من فرص العمل.
على سبيل المثال، هناك حوالي نصف مليون موظف فِيْ قطاع الطاقة النووية فِيْ الولايات المتحدة.
كَمْا يساهم القطاع النووي بنحو ستين مليار دولار فِيْ الناتج المحلي الإجمالي.
تكلفة تشغيل منخفضة الطاقة الكهربائية التي يتم إنتاجها من المفاعلات النووية أقل بكثير من تكلفة الكهرباء التي يتم إنتاجها من استخدام الغاز أو الوقود.
بغض النظر عَنّْ تكلفة المفاعل النووي، تعتبر الطاقة المنتجة بعد بدء تشغيل المفاعل منخفضة التكلفة.

عيوب الطاقة النووية

لاستخدام الطاقة النووية العديد من السلبيات منها

التكاليف الباهظة من أهم عيوب الطاقة النووية التكلفة العالية لبناء وإنشاء المفاعلات النووية.
وبلغت تكلفة بناء مفاعل نووي عام 2004 نحو تسعة مليارات دولار.
بالإضافة إلَّى التكاليف الباهظة للاحتفاظ بالنفايات النووية داخل المبرد أو التخلص منها.
حوادث كارثية المفاعلات النووية قنبلة موقوتة رغم كل إجراءات الأمان التي يتم اتخاذها.
فِيْ حادث مفاعل تشيرنوبيل، بلغ عدد الضحايا حوالي عشرة آلاف شخص، بالإضافة إلَّى التلوث الإشعاعي الذي حدث.
كَمْيات كبيرة من النفايات النووية والتي عادة ما يتم تخزينها بأمان، ولكنها تسبب نسبة مئوية من التلوث الإشعاعي.